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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陸建成
研究生(外文):C.C.Lu
論文名稱:使用高速微銑削製作液冷式散熱器的研究
論文名稱(外文):Applied the High Speed Micro Milling in Liquid Heat Sink Fabrication
指導教授:劉家彰劉家彰引用關係王阿成
指導教授(外文):C.C.LiuA.C.Wang
學位類別:碩士
校院名稱:清雲科技大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:液冷式散熱器高速主軸微銑削
外文關鍵詞:Liquid Cooling Heat SinkHigh-speed spindlemicro milling
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電腦內部電子元件的逐漸地微小化以及設計複雜繁瑣,散熱系統的重要性日以漸增。近年來液冷式散熱器由於具有低噪音、熱源殘存少、散熱效果佳及系統穩定等優點,因此越來越受到重視。本研究的目的在設計一個散熱效能佳的液冷式散熱器,利用分析軟體(COSMOS Floworks)並搭配不同形狀的鰭片,結合各種入出水孔位置和頂部不同高度等組合,並模擬規劃,再運用高速主軸,結合高精度加工機平台,以銑刀切削理論為基礎,將主軸轉速、進給率及切削深度等參數,針對液冷式散熱器所必須具備的微細槽及微細薄壁,實施銑削實驗,最後將加工製作完成的散熱器實施流體實驗,實驗所得之數據並與模擬數據做比較分析,藉此開發性能優越的液冷式散熱器。

經由實驗證明,本次研究經由各參數分析,製造出散熱鰭片厚度0.5mm薄壁及1mm槽深、0.5mm槽寬,中心線平均粗糙度值可達0.0275μm的成品,並經由水流量設定為0.1LPM、發熱功率60W、入口溫度為25℃的流體實驗,所得結果為散熱器最後的熱源溫度為45.6℃,熱阻值為0.316℃/W,與模擬軟體所得結果極為接近,驗證有效運用軟體分析,可節省時間,且利用銑削加工後的液冷式散熱器是良好可行方法,可提供業界參考運用。
As the internal electronic components of computer become smaller and more complex. In recent years, the importance of cooling system also grows in an amazing speed, the liquid radiator have developed many advantages such as, low noise, heat remain low level, good result in temperature decreasing and system stability. At the high efficiency liquid heat sink with micro fins is developed, a numerical software (COSMOS Floworks) and go with experiment had research in many different ways by paring different shape of fin slice with different position of cooling liquid outlet with different top height. Our research adopts the high-speed spindle and high accuracy machine. Our research This experiment is using the theory of milling as the parameter for speed of spindle and the rate of feed and depth of cutting. Focus in required equipments of liquid radiator, from the micro grooves and thin walled experiment produce a semi-finish product. We find the best combination from this experiment according to the result of the experiment.

As the result, the micro groove dimensions, which are 0.5mm in width, 1 mm in depth and surface roughness achieve 0.0275μm, make a plane that are very close to ultra surface. In our reserch, it indicate that the thermal resistance of heat sink could be decreased to 0.316℃/W and heat 45.6℃ at input heat power of 60W, flow rate 0.1LPM, the experiment and numerical software very resemble. Through the experiment, use software analysis, it reduce test time. Experiment proves that liquid radiator after reengineered by milling has better in performance. The result of this experiment can provide a useful reference for the industry.
中文摘要 …………………………………………………………………………………i
英文摘要 …………………………………………………………………………………ii
誌 謝 ………………………………………………………………………………iv
目  錄 …………………………………………………………………………………v
表 目 錄 …………………………………………………………………………………viii
圖 目 錄 …………………………………………………………………………………ix
符號說明 …………………………………………………………………………………xii
第一章 緒論 ………………………………………………………………………………1
1 .1 前言………………………………………………………………………………1
1 .2 文獻回顧…………………………………………………………………………3
1.2.1 液冷式散熱器文獻回顧 …………………………………………………3
1.2.2 高速切削文獻回顧 ………………………………………………………4
1 .3 散熱器種類與製造方式…………………………………………………………8
1.3.1 種類介紹………………………………………………………………… 8
1.3.2 製造方式…………………………………………………………………14
1 .4 研究動機與目的 ………………………………………………………………16
1 .5 論文架構 ………………………………………………………………………17
第二章 加工技術與理論分析 …………………………………………………………18
  2 .1 微細槽加工技術 ………………………………………………………………18
    2.1.1 微銑削加工 ……………………………………………………………18
    2.1.2 放電加工 ………………………………………………………………19
2.1.3 蝕刻加工…………………………………………………………………20
    2.1.4 雷射加工 ……………………………………………………………22
2.1.5 電子束加工………………………………………………………………23
2 .2 高速主軸 ………………………………………………………………………24
2 .3 高速切削 ………………………………………………………………………26
    2.3.1 高速切削優點與效益……………………………………………………27
    2.3.2 高速切削的應用範圍……………………………………………………29
2 .4 微切削理論 ……………………………………………………………………32
2.4.1 切削速度 ………………………………………………………………32
2.4.2 刀具剛性 ………………………………………………………………34
2.4.3 高溫 ……………………………………………………………………34
2 .5 銑削原理 ………………………………………………………………………36
2.5.1 順銑法與逆銑法定義……………………………………………………36
2.5.2 微銑刀具材料介紹 ……………………………………………………37
2.5.3 切削液的功用……………………………………………………………40
2. 6 加工表面品質評估 ……………………………………………………………42
2.6.1 表面粗糙度………………………………………………………………42
2.6.2 幾何學推導表面粗糙度…………………………………………………44
第三章 實驗規劃與實驗設備……………………………………………………………46
3 .1 實驗規劃 ………………………………………………………………………46
3 .2 實驗流程 ………………………………………………………………………50
3 .3 實驗材料及刀具 ………………………………………………………………53
3.3.1 材料選用…………………………………………………………………53
3.3.2 刀具選用…………………………………………………………………54
3.3.3 切削液選用………………………………………………………………55
3 .4 實驗設備 ………………………………………………………………………56
3.4.1 線切割放電加工機………………………………………………………56
3.4.2 高速主軸銑削機 ………………………………………………………57
3.4.3 .超音波清洗機……………………………………………………………58
3.4.4 表面粗糙度量測機………………………………………………………59
3.4.5 液冷系統…………………………………………………………………60
3.5散熱實驗步驟 ………………………………………………………………… 66
第四章 實驗結果與討論…………………………………………………………………67
4 .1 切削液對表面粗糙度影響分析……………………………………………… 67
4 .2 轉速、切削深度與進給速度對表面粗糙度影響分析 ………………………69
4 .3 模組訂定與流體實驗分析 ……………………………………………………72
4.3.1 模組訂定 ………………………………………………………………72
4.3.2 溫度、流速與壓力分佈分析……………………………………………77
4.3.3 數值模擬與實驗驗證之比較……………………………………………86
第五章 結論與未來發展 ………………………………………………………………91
5 .1 結論 ……………………………………………………………………………91
5 .2 未來發展 ………………………………………………………………………93
參考文獻 …………………………………………………………………………………94
簡 歷 …………………………………………………………………………………97
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